一种基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构及破岩系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构及破岩系统，用于对岩体掌子面进行开挖，包括：中心破岩组件，其包括第一TBM刀盘，和用于驱动第一TBM刀盘转动的第一驱动件；液压切割组件，包括液压喷嘴和用于驱动液压喷嘴进行液体射流的第二驱动件，液压喷嘴设置在中心破岩组件上；环绕设置在中心破岩组件外围的外围破岩组件，外围破岩组件包括第二TBM刀盘，和用于驱动第二TBM刀盘转动的第三驱动件；第一顶推组件和第二顶推组件；其中，当第二驱动件驱动液压喷嘴向掌子面进行液体射流，以对掌子面的中部进行第一次破碎后，在通过第一驱动组件驱动第一TBM刀盘对掌子面的中部进行第二次破碎，以及，通过第三驱动件驱动第二TBM刀盘对掌子面的外围进行破碎。TBM刀盘对掌子面的外围进行破碎。TBM刀盘对掌子面的外围进行破碎。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构及破岩系统


[0001]本专利技术属于施工
，特别涉及一种基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构及破岩系统。

技术介绍

[0002]随着经济的不断发展，我国地下空间工程项目日益增多，特别是以川藏铁路为代表的一系列长大隧道群以及大规模深埋矿山巷道、引水隧洞等建设项目需求不断增加，随之而来的是日趋复杂的地质结构和工程难题。数十年来，以钻爆法和TBM工法为代表的隧道掘进技术长期活跃在各种不同类型的地下空间工程施工现场，然而，在复杂多变的地质环境和高效施工需求面前，传统的破岩技术逐渐面临新的挑战。近年来，各种用于岩石快速开挖的新技术和新方法不断涌现，包括激光辐射、水射流(包括纯水射流及磨料水射流)和牙轮等。这类技术的出现为隧道开挖效率的提升创造了新的可能。然而，极硬岩开挖方面，传统TBM刀盘中心滚刀的扭矩较小，难以实现对位于掌子面中间岩体的有效破碎。
[0003]也即，在对极硬岩的开挖过程中，传统TBM刀盘中心滚刀的扭矩较小，难以实现对位于掌子面中间岩体的快速有效破碎；
[0004]可见，如何提供一种能够快速有效破碎极硬岩的掌子面中心部位，进而实现极硬岩掌子面的快速完全破碎，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供的一种基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构，以至少解决上述一种技术问题；
[0006]为了解决上述问题，本专利技术的第一方面提供一种基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构，用于对岩体掌子面进行开挖，所述TBM组合破岩机构包括：机架；设置在所述机架上的中心破岩组件，所述中心破岩组件包括第一TBM刀盘，和用于驱动所述第一TBM刀盘转动的第一驱动件；液压切割组件，包括液压喷嘴和用于驱动所述液压喷嘴进行液体射流的第二驱动件，所述液压喷嘴设置在所述第一TBM刀盘上；设置在所述中心破岩组件外围的外围破岩组件，所述外围破岩组件包括第二TBM刀盘，和用于驱动所述第二TBM刀盘转动的第三驱动件；第一顶推组件，所述第一顶推组件的顶推端与所述第一TBM刀盘连接；第二顶推组件，所述第二顶推组件的顶推端与所述第二TBM刀盘连接；其中，当所述第二驱动件驱动所述液压喷嘴朝向所述掌子面移动并通过所述液压喷嘴进行液体射流，以对所述掌子面的中部进行第一次破碎后，所述第一顶推组件将所述第一TBM刀盘顶推至所述掌子面的中心部位，以通过所述第一驱动件驱动所述第一TBM刀盘对所述掌子面的中部进行第二次破碎，以及，所述第二顶推组件将所述第二TBM刀盘顶推至所述掌子面的外围部位，以通过所述第三驱动件驱动所述第二TBM刀盘对所述掌子面的外围进行破碎。
[0007]在第一方面中，所述第一TBM刀盘包括第一刀盘本体和若干个第一滚刀，所述第一刀盘本体的一个侧面与所述第一驱动件连接，所述第一刀盘本体的另一个侧面上布设有若
干个第一安装槽，若干个所述第一滚刀适配设置在若干个所述第一安装槽内；和/或；所述第二TBM刀盘包括第二刀盘本体和若干个第二滚刀，所述第二刀盘本体的一个侧面与所述第二驱动件连接，所述第二刀盘本体的另一个侧面上布设有若干个第二安装槽，若干个所述第二滚刀适配设置在若干个所述第二安装槽内。
[0008]在第一方面中，所述第一TBM刀盘包括第三刀盘本体和若干个第三牙轮钻头，所述第三刀盘本体的一个侧面与所述第一驱动件连接，所述第三刀盘本体的另一个上布设有若干个第三安装槽，若干个所述第三牙轮钻头适配设置在若干个所述第三安装槽内；和/或；所述第二TBM刀盘包括第四刀盘本体和若干个第四牙轮钻头，所述第四刀盘本体的一个侧面与所述第二驱动件连接，所述第四刀盘本体的另一个侧面上布设有若干个第四安装槽，若干个所述第四牙轮钻头适配设置在若干个所述第四安装槽内。
[0009]在第一方面中，所述第一刀盘本体包括外圆盘和内圆盘，所述外圆盘的中心设置有贯穿的空心槽，所述空心槽的侧壁上沿所述空心槽的长度方向间隔设置有若干个限位滑道，所述外圆盘远离所述掌子面的一侧与所述第一驱动件连接；所述内圆盘与所述外圆盘的空心槽尺寸相适配，所述内圆盘的外部棱边上间隔设置有若干个限位凸起，每一个所述限位凸起对应设置在一个所述限位滑道内，并可沿对应的所述限位滑道在所述内圆盘的周向方向上进行滑动；所述液压喷嘴的数量为多个，且围绕所述内圆盘的周向方向间隔设置在所述内圆盘上；其中，任意一个所述限位滑道的长度尺寸大于任意相邻两个所述液压喷嘴之间的间距尺寸；所述破岩机构还包括旋转调节部，所述旋转调节部包括驱动电机，所述驱动电机的驱动端与所述内圆盘远离所述掌子面的一侧相连接，所述驱动电机的另一端与所述第一驱动件固定连接。
[0010]在第一方面中，所述旋转调节部还包括：集水箱体，与所述第一驱动件固定连接，所述集水箱体的一端设置有若干个疏水孔，每一个所述疏水孔均通过一个输水管与一个液压喷嘴相连通，所述集水箱体的另一端设置有进水口；单向阀，设置在所述进水口内；进水管，所述进水管的一端与所述进水口连接，且可相对于所述进水口自由转动，所述进水管的另一端连通外部供水装置。
[0011]在第一方面中，所述第一顶推组件为第一推进油缸，所述第一推进油缸的活塞杆上沿所述活塞杆的长度方向设置有第一刻度；所述第二顶推组件为第二推进油缸，所述第二推进油缸的活塞杆上沿所述活塞杆的长度方向设置有第二刻度。
[0012]在第一方面中，破岩机构还包括：监测组件，所述监测组件设置在所述机架上；控制组件，所述控制组件设置在所述机架上，所述控制组件与所述监测组件、第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第一推进油缸和第二推进油缸电连接。
[0013]在第一方面中，所述机架还包括：引料组件，所述引料组件位于所述机架的正下方，用于接收所述第一TBM刀盘和所述第二TBM刀盘切割所述掌子面的料渣，并将所述料渣引导输送至非开挖区。
[0014]在第一方面中，所述引料组件包括：铲斗，所述铲斗的一端位于所述第一TBM刀盘和所述第二TBM刀盘的正下方；皮带输送机，所述皮带输送机的一端与所述铲斗的另一端衔接，所述皮带输送机的另一端位于所述非开挖区。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种基于液压射流的TBM组合破岩系统，所述破岩系统包括上述任意一项所述的基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构。
[0016]有益效果：本专利技术提出了一种基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构，通过液压切割组件对掌子面的中部一次破碎后，在通过中心破岩组件对掌子面的中部进行彻底破碎，最后，在利用外围破岩组件对掌子面外围进行破碎，进而达到对极硬岩快速破碎的技术效果，具体地，先利用第二驱动件驱动液压喷嘴对掌子面的中部进行液体射流，以对掌子面的中部进行一次破碎后，在利用第一顶推组件将中心破岩组件顶推至掌子面，以通过第一驱动组件驱动第一TBM刀盘对掌子面的中部进行二次破碎，最后，通过第二顶推组件将中心破岩组件顶推至掌子面，以通过第三驱动件驱动第二TBM刀盘对掌子面的外围进行破碎，通过将掌子面的中部和外围进行分开破碎的方式，达到对极硬岩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构，用于对岩体掌子面进行开挖，其特征在于，所述TBM组合破岩机构包括：机架；设置在所述机架上的中心破岩组件，所述中心破岩组件包括第一TBM刀盘，和用于驱动所述第一TBM刀盘转动的第一驱动件；液压切割组件，包括液压喷嘴和用于驱动所述液压喷嘴进行液体射流的第二驱动件，所述液压喷嘴设置在所述第一TBM刀盘上；设置在所述中心破岩组件外围的外围破岩组件，所述外围破岩组件包括第二TBM刀盘，和用于驱动所述第二TBM刀盘转动的第三驱动件；第一顶推组件，所述第一顶推组件的顶推端与所述第一TBM刀盘连接；第二顶推组件，所述第二顶推组件的顶推端与所述第二TBM刀盘连接；其中，当所述第二驱动件驱动所述液压喷嘴朝向所述掌子面移动并通过所述液压喷嘴进行液体射流，以对所述掌子面的中部进行第一次破碎后，所述第一顶推组件将所述第一TBM刀盘顶推至所述掌子面的中心部位，以通过所述第一驱动件驱动所述第一TBM刀盘对所述掌子面的中部进行第二次破碎，以及，所述第二顶推组件将所述第二TBM刀盘顶推至所述掌子面的外围部位，以通过所述第三驱动件驱动所述第二TBM刀盘对所述掌子面的外围进行破碎。2.根据权利要求1所述的基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构，其特征在于：所述第一TBM刀盘包括第一刀盘本体和若干个第一滚刀，所述第一刀盘本体的一个侧面与所述第一驱动件连接，所述第一刀盘本体的另一个侧面上布设有若干个第一安装槽，若干个所述第一滚刀适配设置在若干个所述第一安装槽内；和/或；所述第二TBM刀盘包括第二刀盘本体和若干个第二滚刀，所述第二刀盘本体的一个侧面与所述第二驱动件连接，所述第二刀盘本体的另一个侧面上布设有若干个第二安装槽，若干个所述第二滚刀适配设置在若干个所述第二安装槽内。3.根据权利要求1所述的基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构，其特征在于：所述第一TBM刀盘包括第三刀盘本体和若干个第三牙轮钻头，所述第三刀盘本体的一个侧面与所述第一驱动件连接，所述第三刀盘本体的另一个上布设有若干个第三安装槽，若干个所述第三牙轮钻头适配设置在若干个所述第三安装槽内；和/或；所述第二TBM刀盘包括第四刀盘本体和若干个第四牙轮钻头，所述第四刀盘本体的一个侧面与所述第二驱动件连接，所述第四刀盘本体的另一个侧面上布设有若干个第四安装槽，若干个所述第四牙轮钻头适配设置在若干个所述第四安装槽内。4.根据权利要求3所述的基于液压射流的地下工程TBM组合破岩机构，其特征在于：所述第一刀盘本体包括外圆盘和内圆盘，所述外圆盘的中心设置有贯穿的空心槽，所述空心槽的侧壁上沿所述空心槽的长度方向间隔设置有若干个限位...

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，陈鸿杰，卢景景，徐福通，孟甜甜，刘小岩，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：